岩石Ⅱ型断裂韧度的实验方法

针对纯剪断裂试件存在的问题,提出了采用压剪试件实现岩石Ⅱ型裂纹剪切断裂并测试岩石剪切断裂韧度的实验方法,并通过对压剪试件的应力分布和测试结果的分析讨论,提出了岩石Ⅱ型断裂韧度实验的最佳方案,并进而讨论了Ⅱ型裂纹的两种不同断裂型式和断裂判据。     

疲劳/蠕变复合作用下GH169合金变形和断裂过程的动态观察

利用高温金相显微镜动态观察了GH169合金在疲劳/蠕变复合作用下的变形和断裂过程。结果表明,疲劳/蠕变复合作用下的变形方式有晶内滑移、孪生和晶界滑动,其失效方式因显微组织而不同。沿晶裂纹源于晶界滑动在三叉点处产生的W型裂纹和晶界局部形变区,其扩展机制为空洞的形核、聚集长大和相互连接;穿晶裂纹源于晶内形变损伤区,其扩展机制为沿滑移面的剪切断裂。     

铸态镍钛形状记忆合金的断裂行为及显微组织(英文)

通过真空自耗电极熔炼法制备等原子比镍钛形状记忆合金。为了研究其断裂力学性能,进行铸态镍钛形状记忆合金的拉伸和压缩实验。为了更好地理解镍钛形状记忆合金的组织演变及断裂行为,分析铸态镍钛形状记忆合金及其断裂样品的显微组织。在拉伸加载下,镍钛形状记忆合金在750°C时具有较高的塑性,表现为韧性断裂,但在室温和-100°C时表现出较差的塑性,具有解理断裂和穿晶断裂的特征。在-100°C的压缩加载下,铸态镍钛形状记忆合金发生剪切断裂,剪切断裂面法线与压缩轴呈45°,具有解理断裂的特征,裂纹经由穿晶断裂而扩展。     

利用中心直裂纹半圆盘试样测定岩石在高温条件下的动态Ⅰ型断裂韧度（英文）

为研究加载速率和高温对岩石动态断裂韧性的影响,利用分离式霍普金斯压杆对4种温度状态下的中心直裂纹半圆盘试样进行动态断裂试验。采用试验和解析方法研究杆中温度梯度对应力波的影响,并利用高速摄像机观察试样的破坏特征。结果表明：杆上的温度梯度不会使应力波的波形发生明显的变形;即使在400℃条件下,试样也能达到应力平衡。在25～400℃的温度条件下,岩石动态断裂韧度随着加载率的增加线性增长,且高温对岩石断裂韧度具有强化作用。     

纯剪载荷作用下的岩石断裂

利用四点弯剪切法研究了岩石纯剪载荷作用下的断裂规律，并提出了岩石发生真Ⅱ型断裂的条件，探讨了测定岩石真Ⅱ型断裂韧性的方法。     

K40S钻基高温合金的高温低周疲劳行为Ⅱ.疲劳断口分析

研究了K40S钴基高温合金在700℃和900℃温度条件下由应变控制的高温低周疲劳行为,对疲劳断口形貌进行观察,结果表明:在高温低周疲劳加载条件下,K40S合金疲劳裂纹萌生机制为表面滑移带开裂与表面碳化物相界面开裂的综合作用;疲劳裂纹萌生与扩展方式为穿晶型,瞬断区呈现枝晶断裂特征;碳化物可作为障碍,阻碍疲劳裂纹的扩展,且为主要的二次裂纹策源地;K40S合金高温低周疲劳断裂为机械疲劳与高温环境氧化共同作用的结果.     

单晶高温合金损伤与断裂特征研究

研究了单晶高温合金在持久、拉伸和低周疲劳条件下的损伤与断裂特征。结果表明:单晶合金高温持久微观断裂方式为沿原始微孔洞扩展的微孔聚集型断裂,中温持久微观断裂方式为微孔聚集型断裂与滑移剪切断裂共存的混合型断裂;高温拉伸首先在内部以微孔聚集型模式开裂,最后阶段以滑移剪切的方式发生断裂,微孔聚集型断裂过程占主要地位,中温拉伸以纯滑移剪切的方式发生断裂,断口由一个平面组成;低周疲劳断裂由裂纹萌生、裂纹稳定扩展和裂纹失稳扩展3个阶段组成。断口呈现多源开裂特征,疲劳裂纹一般萌生于表面。疲劳裂纹扩展初期断口基本与主应力方向垂直,随着疲劳裂纹扩展,断口表现为与主应力约成45°的平面特征。     

超细晶高性能Cu-0.6Cr合金的疲劳裂纹的产生与断裂

研究了经等径角挤压工艺(ECAP)制备的超细晶和粗晶Cu-0.6Cr合金的疲劳裂纹的产生和断裂,用扫描电镜观察表面和断口形貌.研究发现,粗晶Cu-0.6Cr合金的驻留滑移带非常杂乱,超细晶铜铬合金的剪切带沿着ECAP最后一道次剪切面发展,沿着ECAP最后一道次剪切面发展的剪切带在疲劳断裂初期和早期的裂纹增殖中起着决定性作用.ECAP挤压形变剪切面和沿平面界面的晶界剪切滑动是循环形变剪切带形成的主要机制.粗晶铜铬合金的断口呈塑性特征.而超细晶铜铬合金的断口则显示脆性特征.     

不同加载速率下汽轮机转子钢的高温低周疲劳断裂特征

采用RDL05电子蠕变疲劳试验机,在0.5×10-2、0.1×10-2 s-1两种加载速率条件下,对30Cr1Mo1V汽轮机转子钢进行高温低周疲劳试验,用带有能谱分析的JSM-5610扫描电镜分析试样的断裂特征。结果表明,试样断面有裂纹起源区、裂纹扩展区和瞬断区,瞬断面与其他两区呈一定角度的剪切唇;裂纹源区比较平坦,细小裂纹沿晶界萌生于材料内部;断裂类型主要为沿晶断裂,在0.1×10-2 s-1时裂纹数目较少;在瞬断区以韧窝为主要断裂特征,并有少量疲劳条纹,0.5×10-2 s-1时韧窝较深;从试样表面萌生的裂纹可看出,裂纹附近出现了大量尺寸在5～30μm的鱼卵状裂纹珠,这是由于高温氧化、疲劳载荷交互作用形成的。     

热处理制度对含Ag的7055铝合金断裂特征的影响

研究了含Ag7055铝合金在T6，T73，RRA3种热处理状态下的力学性能、断裂特征及显微组织变化特征。实验结果表明，RRA处理可以在保持T6状态强度的同时，获得较高的电导率，然而试样的延伸率相对较低；断口SEM形貌观察表明，T6状态断裂机制为剪切型穿晶断裂和沿晶断裂同时并存，而T73处理后，主要呈韧窝型穿晶断裂，沿晶断裂部分减少，RRA试样断口则主要为沿晶断裂，并在晶界面上分布有韧窝型断裂特征；由于不同热处理状态下，强化相不同且其阻碍位错滑移能力也不同，同时晶界PFZ宽度也发生变化，这些因素的综合作用导致不同热处理状态下的断裂特征不同。     

岩石裂纹扩展-破断规律及流变特征

讨论岩石断裂力学研究近年来的若干进展,主要内容包括扩展机理、断裂准则、实验加载方式与裂纹定位方法、数值计算方法在岩石断裂力学研究中的应用。基于室内实验研究单轴加载下预制裂纹间的贯通模式与多裂纹试样的破坏模式、压剪复合作用下混合裂纹间的贯通类型与破碎规律。与此同时,针对岩石亚临界裂纹扩展问题进行相关讨论并给与实例分析。结果表明:处于同一应力水平时,水岩化学作用能加速亚临界裂纹扩展;水化学腐蚀后岩石的断裂韧度均小于其在空气中的断裂韧度。此外,还对岩石流变断裂模式及考虑原生裂隙的非线性流变模型进行分析:结合岩石断裂力学与流变力学推导出压剪应力环境下裂纹流变断裂判据与理论模型;引入损伤因子和裂隙塑性体构建了能描述原生节理影响的岩体非线性蠕变模型。最后,展望岩石断裂力学未来的发展前景,并就岩石裂纹萌生与扩展的研究阐述几点认识。     

FGH96/IN718惯性摩擦焊接头高温拉伸断裂特征

为了实现航空用FGH96和IN718异质高温合金高可靠连接，为航空发动机关键部件安全评价及寿命预测提供基础数据及理论支持，采用扫描电子显微镜、金相显微镜研究了FGH96和IN718异质高温合金惯性摩擦焊接头显微组织形貌、高温拉伸试样断口形貌和断裂位置.结果表明，焊接接头焊缝区FGH96和IN718均为等轴晶粒组织，晶粒尺寸约2μm，焊缝区γ’和δ强化相基本全部溶解，热力影响区FGH96侧晶内γ’基本全部溶解，IN718侧δ强化相发生部分溶解，短棒状形貌消失，组织为粗细晶共存组织.焊接接头650℃高温拉伸试样均断裂在焊缝区，但平均抗拉强度可达1 080.8 MPa，基本与IN718母材等强，高温拉伸试样起裂位置均处于试样边缘焊缝区，裂纹产生的原因主要是由于焊缝区γ’和δ强化相基本全部溶解，强化作用消失，性能降低.裂纹产生后沿晶界由焊缝熔合线向试样内部扩展，当裂纹从试样边缘焊缝区四周同时向试样内部扩展时，在轴向拉力作用下形成“平台+凹坑”状断口特征，当裂纹从试样边缘焊缝区局部位置开始向试样内部扩展时，在轴向拉力作用下形成“平台+剪切”状断口特征.     

K40S钴基高温合金的高温低周疲劳行为——Ⅱ.疲劳断口分析

研究了K40S钴基高温合金在700℃和900℃温度条件下由应变控制的高温低周疲劳行为，对疲劳断口形貌进行观察，结果表明；在高温低周疲劳加载条件下，K40S合金疲劳裂纹萌生机制为表面滑移带开裂与表面碳化物相界面开裂的综合作用；疲劳裂纹萌生与扩展方式为穿晶型，瞬断区呈现枝晶断裂特征；碳化物可作为障碍，阻碍疲劳裂纹的扩展，且为主要的二交裂纹策源地；K40S合金高温低周疲劳断裂为机械疲劳与高温环境氧化共同作用的结果。     

单轴压缩条件下含圆形孔洞脆性岩石的断裂演化（英文）

应用物理模型和声发射技术,研究预制圆形孔洞脆性岩石的断裂演化过程。结果表明:在单轴压缩条件下,含单圆形孔洞岩样的破坏主要表现为在孔顶底产生平行于加载方向的拉伸劈裂裂纹,在孔两侧产生压缩裂纹,在孔的周边产生远场裂纹,而且其断裂破坏具有尺寸效应;对含有半长圆孔的开挖花岗岩样,首先在圆孔两侧壁产生压应力集中,诱发产生剪切裂纹的初始、扩展和贯通。对含有多个平行孔洞的岩样,其破坏主要是相邻圆形开挖产生的拉、压、剪共同作用的结果。结果表明,拉、压应力是造成含圆形孔洞试样断裂的关键因素。     

高强度钢压剪疲劳裂纹扩展的实验研究

滚珠轴承接触点附近的高压剪应力是引起轴承疲劳破坏的原因。为获得高强度钢在压剪疲劳加载下的断裂性态,通过轴向裂纹薄壁圆筒的压剪疲劳加载试验,研究了这类材料的疲劳破坏规律。结果表明,复合疲劳加载时门槛值对压应力分量并不敏感,但对扩散速率和临界扩展角却有明显影响。裂纹扩展速率随压应力增加而提高,裂纹较快达到失稳;裂纹扩散角则随压应力增加而减小,疲劳裂纹将向有利于Ⅰ型断裂的方向扩展。这表明轴承滚道内,任何平行于压应力的缺陷、微裂纹都将是十分危险的。     

加载速率和钎料厚度对SnAgCu/Cu焊点剪切行为影响

采用四种加载速率(1,0.1,0.01,0.001 mm/s),对四种钎料厚度(0.1,0.2,0.3,0.6 mm)的SnAgCu/Cu搭接焊点进行了剪切破坏试验,分析了不同加载速率以及钎料尺寸对焊点抗剪切性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了剪切试样断口形貌、裂纹的萌生位置及扩展路径,阐释了SnAgCu/Cu焊点断裂失效机理. 结果表明,加载速率在0.001~1 mm/s范围内,焊点抗剪切强度随加载速率的增加而增大,不同加载速率条件下焊点的断裂模式都为韧性断裂. 不同钎料厚度的SnAgCu/Cu焊点随着焊点厚度的减小,其抗剪切性能提高,表现出明显的体积效应,其裂纹萌生位置逐渐由焊点内部向IMC层转移. 焊点断口形貌为拉伸撕裂型伸长韧窝和剪切平面,断裂机理为微孔聚集型-纯剪切复合断裂.     

单晶高温合金断裂特征

对单晶高温合金高温拉伸、低周疲劳、高周疲劳和持久断裂特征进行试验研究。结果表明：单晶高温合金高温拉伸断口具有类解理断裂与韧窝断裂的混合特征,断裂机制为中心微孔聚集型断裂。低周疲劳断裂在高应变幅下为多疲劳源,裂纹扩展初期断口与主应力方向垂直,随后疲劳裂纹沿特定晶体学平面扩展;在低应变幅下为单疲劳源,疲劳裂纹沿特定晶体学平面扩展。高周疲劳断裂为单疲劳源,在大应力下断口由多个相交的特定晶体学平面组成,应力较小时,断口由一个大的晶体学平面和瞬断区组成。疲劳裂纹在晶体学平面上扩展形成的疲劳条带间距很宽。高温持久断裂机制为微孔聚集型断裂,显微缩孔成为持久断裂的主要裂纹源。表面再结晶对高温持久断裂机制影响较小,但会使持久性能降低。     

铸钢车轮材料在600℃～20℃循环温度幅下热疲劳断裂行为探讨

研究了铸钢车轮材料在循环温度幅600～20℃下的热疲劳断裂行为.研究发现,试样表面氧化较为严重,表面开裂加速了次表层裂纹的形核扩展.断口裂纹以沿晶为主,并有少量穿晶裂纹,表明高温蠕变对热疲劳试验过程有着相当的作用.同时,断口的破坏和表面的破坏起到了相互促进的作用.     

动高压加载条件下Ti-6Al-4V和Ti-47Nb合金层裂微结构演化规律的研究

利用平板撞击实验和样品软回收技术,结合光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等微观分析手段,研究了动高压加载条件下Ti-6Al-4V和Ti-47Nb两种不同类型钛合金的层裂微结构特征与断裂机理。实验表明：Ti-6Al-4V合金的抗层裂破坏能力强于Ti-47Nb合金,其原因在于Ti-6Al-4V合金的高强度。Ti-6Al-4V合金层裂微孔洞大多在α/β两相界面处形核并沿相界扩展,而Ti-47Nb合金中的微裂纹是通过微孔洞直接连通形成。随后汇合的大空洞或大裂纹间形成的绝热剪切带(ASB)加速了试样层裂破坏的产生,Ti-6Al-4V与Ti-47Nb合金均表现出了韧性断裂特征。     

铸钢车轮材料在600℃-200℃循环温度幅下热疲劳断裂行为探讨

研究了铸钢车轮材料在循环温度幅600-20℃下的热疲劳断裂行为。研究发现，试样表面氧化较为严重，表面开裂加速了次表层裂纹的形核扩展。断口裂纹以沿晶为主，并有少量穿晶裂纹，表明高温蠕变对热疲劳试验过程有着相当的作用。同时，断口的破坏和表面的破坏起到了相互促进的作用。